Подражая отражающемуся переливу крыла бабочки, исследователи из Медицинского факультета Пенсильванского университета и Школы инженерных и прикладных наук разработали изменяющую цвет нашивку, которую можно было носить на шлемах и униформе солдат, чтобы указать силу воздействия взрыва. от взрывчатки в поле. Будущие исследования направлены на калибровку изменения цвета в зависимости от интенсивности воздействия, чтобы сразу же определить потенциальный вред для мозга и последующую необходимость медицинского вмешательства. Результаты описаны в готовящемся к печати онлайн-выпуске NeuroImage.
"Мы хотели создать «значок взрыва», который был бы легким, прочным, не требующим питания и, что, возможно, наиболее важно, мог бы легко интерпретироваться даже на поле боя", говорит старший автор Дуглас Х. Смит, доктор медицины, директор Центра травм и восстановления головного мозга и профессор нейрохирургии в Пенсильвании. "Подобно тому, как оперный певец может разбить стеклянный кристалл, мы выбрали кристаллы, изменяющие цвет, которые могут быть предназначены для разрушения при воздействии взрывной ударной волны, вызывая существенное изменение цвета."
D. Кейси Каллен, доктор философии, доцент нейрохирургии, и Шу Ян, доктор философии, доцент кафедры материаловедения и инженерии, были соавторами Смита.
Черепно-мозговая травма, вызванная взрывом "фирменная рана" текущих войн в Ираке и Афганистане. Однако при отсутствии объективной информации об относительном воздействии взрыва солдаты с черепно-мозговой травмой могут не получить надлежащую медицинскую помощь и рискуют вернуться на поле боя слишком рано.
"Диагностика легкой черепно-мозговой травмы [ЧМТ] является сложной задачей в большинстве случаев, так как незначительное или медленно прогрессирующее повреждение ткани головного мозга происходит таким образом, который невозможно обнаружить с помощью обычных методов визуализации," отмечает Каллен. Также ведутся споры о том, следует ли путать легкую ЧМТ с синдромом посттравматического стресса. "Это подчеркивает необходимость объективной оценки воздействия ударной волны для обеспечения надлежащего ухода за припоями," он говорит.
Скульптура лазером
Бейджи состоят из наноразмерных структур, в данном случае пор и столбцов, состав которых преимущественно отражает определенные длины волн. Лазеры лепят эти крошечные формы в пластиковый лист.
Группа Янга впервые разработала микротехнологию трехмерных фотонных структур с использованием голографической литографии. "Мы пришли к идее использования трехмерных фотонных кристаллов в качестве дозиметра для повреждений от взрыва из-за их уникального механического отклика, зависящего от структуры, и красочного дисплея," она объясняет. В ее лаборатории были изготовлены материалы и описаны структуры до и после взрыва, чтобы понять механизм изменения цвета.
"Похоже на слои швейцарского сыра с столбиками между ними," объясняет Смит. Хотя наноструктуры очень стабильны в присутствии тепла, холода или физических воздействий, они выборочно изменяются под воздействием взрывной волны. Ударная волна заставляет колонны разрушаться, а поры увеличиваться, тем самым изменяя отражательные свойства материала и внешний цвет. Материал разработан таким образом, чтобы степень изменения цвета соответствовала интенсивности взрыва.
Чувствительный к взрыву материал добавляется в виде тонкой пленки на маленькие круглые значки размером с кружки для заполнения пробелов в тесте с множественным выбором, который может быть пришит к солдатской форме.
Помимо использования в качестве датчика взрыва при черепно-мозговых травмах, другие приложения включают испытание взрывобезопасности конструкций, транспортных средств и оборудования для военного и гражданского использования.